Google подтверждает, что Ethereum более уязвим, чем Bitcoin, перед квантовыми вычислениями

• Механизм консенсуса, смарт-контракты и доступность данных уязвимы.

• Google оценивает общий объем активов, подверженных риску в Ethereum, более чем в 600 миллиардов долларов США.

Исследование, проведенное компанией Google Quantum AI и опубликованное 30 марта, показывает, что квантовый компьютер может взломать криптографию, защищающую цифровые подписи транзакций Bitcoin. Однако в исследовании отмечается, что Ethereum может иметь более широкую "площадь атаки".

В то время как в Bitcoin риск связан с приватными ключами пользователей, Ethereum имеет пять одновременных уязвимостей в своей модели аккаунтов, смарт-контрактах, механизме консенсуса и инфраструктуре доступности данных, согласно исследованию Google.

Кроме того, согласно документу, подготовленному Google совместно с Ethereum Foundation ( EF), все пять квантовых уязвимостей Ethereum являются "атаками в состоянии покоя". Это означает, что не требуется перехватывать транзакцию в процессе передачи, а атака осуществляется на основе публичных ключей, уже представленных в сети.

Исследование Google снижает почти в 20 раз необходимые квантовые ресурсы для взлома криптографии, защищающей BTC и ETH. Источник: Google Quantum AI.

Первая уязвимость: модель аккаунтов Ethereum

В отличие от Bitcoin, где пользователь может генерировать новый адрес для каждой транзакции и скрывать свой публичный ключ, Ethereum связывает личность каждого пользователя с постоянным аккаунтом.

С момента совершения первой транзакции аккаунтом, его публичный ключ становится постоянно доступным в сети. Согласно анализу Google, квантовый компьютер с высокой тактовой частотой (более мощная версия квантового оборудования) может скомпрометировать 1000 самых ценных аккаунтов Ethereum, которые содержат примерно 20,5 миллиона ETH, менее чем за девять дней.

Вторая уязвимость: смарт-контракты

Смарт-контракты - это программы, которые автоматически выполняются в сети и могут управлять активами третьих лиц. Многие из этих контрактов имеют административные ключи, которые позволяют приостанавливать их работу, обновлять или изымать средства.

В отличие от традиционных систем безопасности, где ключи периодически заменяются для снижения риска, административные ключи в смарт-контрактах Ethereum остаются фиксированными и становятся общедоступными в блокчейне с момента первого использования.

Таким образом, злоумышленник, имеющий доступ к квантовому компьютеру, может получить закрытый ключ на основе этой общедоступной информации и получить контроль над контрактом.

Согласно исследованию, как минимум 70 контрактов из 500 самых ценных в Ethereum (с активами на сумму около 2,5 миллиона ETH) уязвимы для такого типа атаки. Google оценивает, что для компрометации этих 70 аккаунтов потребуется менее 15 часов с использованием быстрого квантового компьютера.

Риск второго порядка еще выше: эти ключи управляют контрактами, которые управляют стейблкоинами и активами реального мира (RWA) на сумму более 200 миллиардов долларов США.

Третья уязвимость: код

Смарт-контракты Ethereum зависят от криптографических примитивов (базовых математических функций, используемых для проверки подписей и доказательств), которые в настоящее время не включают никаких опций, устойчивых к квантовым вычислениям.

Решения второго уровня (L2) и мосты между блокчейнами наследуют эти уязвимости. Google оценивает связанный с этим риск как минимум 15 миллионов ETH в общей застрахованной стоимости.

Четвертая уязвимость: консенсус

Ethereum использует механизм Proof-of-Stake (PoS), в котором тысячи валидаторов голосуют, чтобы определить, какие блоки являются действительными.

Для эффективной обработки подписей почти 1 миллиона валидаторов, которые сейчас есть в сети, Ethereum использует схему BLS, протокол, который сжимает тысячи подписей в несколько десятков, и который работает на эллиптической кривой, отличной от Bitcoin ( ECDSA), но также уязвимой для алгоритма Shor.

По данным Google, дополнительная стоимость атаки на BLS в Ethereum ниже, чем стоимость компрометации Bitcoin. Это означает, что, если бы существовал достаточно мощный квантовый компьютер, более 38 миллионов ETH, заблокированных в стейкинге сети, были бы скомпрометированы. Эти 38 миллионов ETH эквивалентны почти 80 миллиардам долларов США и составляют более 31% от общего предложения ETH.

В Ethereum более 38 миллионов ETH в стейкинге уязвимы для квантовых атак. Источник: ValidatorQueue.

Последствия выходят за рамки потери индивидуальных средств. Злоумышленник, который скомпрометирует достаточное количество валидаторов, может выдавать фальшивые голоса от их имени, вносить мошеннические блоки или перестраивать цепочку, изменяя, какие транзакции считаются действительными.

Сам протокол будет наказывать скомпрометированных валидаторов посредством slashing (механизма, который уничтожает часть ETH, заблокированных в качестве залога), но это не предотвратит структурный ущерб: если атака достигнет критической массы валидаторов, сеть может потерять способность завершать транзакции или, в худшем случае, попасть под контроль злоумышленника.

С другой стороны, в процентном отношении Bitcoin подвержен аналогичной уязвимости, что и стейкинг Ethereum, поскольку 33% текущего предложения BTC находится под угрозой квантовой атаки (около 7 миллионов биткойнов, 469 миллиардов долларов США), как сообщило CriptoNoticias. Это связано, главным образом, с повторным использованием адресов.

Пятая уязвимость: доступность данных

Ethereum использует схему KZG (криптографический механизм, который позволяет валидаторам проверять, существуют ли данные, опубликованные в сети, и могут ли они быть восстановлены, не загружая их полностью).

Эта схема имеет определенную уязвимость, которую Google выявила в своем отчете. При внедрении KZG в Ethereum потребовалась уникальная церемония настройки, в которой тысячи участников совместно генерировали секретное число, которое затем должно было быть уничтожено всеми.

Квантовая проблема, согласно анализу Google, заключается в том, что квантовый компьютер может восстановить этот математический секрет на основе информации, которая уже является общедоступной. В отличие от других квантовых атак, которые должны повторяться для каждой транзакции, эта требует выполнения только один раз: полученный секрет действует как постоянный ключ, который позволяет бесконечно подделывать доказательства доступности, и его можно передать лицам, не имеющим доступа к квантовому оборудованию.

Единственный способ нейтрализовать это, согласно paper, - провести новую церемонию настройки. Google оценивает стоимость активов, подверженных риску в связи с этим вектором, примерно в 15 миллионов ETH.

График, взятый из отчета Google Quantum AI о векторах атак на Ethereum. Источник: Google Quantum AI.

Предупреждение Виталика и преимущество Ethereum

До публикации paper от Google, Виталик Бутерин, соучредитель Ethereum, публично выявил те же самые слабые места. Как сообщалось в CriptoNoticias, в феврале прошлого года Бутерин указал на компоненты, которые, по его мнению, являются уязвимыми (консенсус, доступность данных, внешние подписи аккаунтов и доказательства с нулевым разглашением), и предложил решения для каждого из них.

С другой стороны, paper от Google признает, что Ethereum имеет преимущество, которого нет у Bitcoin, перед этой проблемой: Фонд Ethereum, некоммерческая организация, может более оперативно координировать изменения протокола, чем децентрализованное сообщество Bitcoin.

В исследовании отмечается, что эта способность к централизованному лидерству, в сочетании с исторической готовностью Ethereum принимать экстренные меры для сохранения целостности сети, делает переход к постквантовой криптографии в Ethereum более быстрым, чем в Bitcoin.

Решения, разрабатываемые в экосистеме

Тем временем, Фонд Ethereum и сообщество разработчиков работают над возможными изменениями протокола. Среди прочего, организация финансирует исследования в области постквантовой криптографии и оценивает конкретные предложения, такие как EIP-7693 и EIP-7932, направленные на замену существующих схем подписи альтернативами, устойчивыми к квантовым вычислениям.

Разработчик из фонда Ignacio Hagopian прямо заявил о масштабе квантовой угрозы и уязвимых структурах Ethereum: "Все это должно измениться."

В документе Google не указана конкретная дата появления квантового компьютера, способного осуществить эти атаки, и признается, что времени, доступного для перехода к новым технологиям, все еще достаточно. Однако сочетание пяти векторов атаки, активов на сотни миллиардов долларов, подверженных риску, и быстрорастущей экосистемы токенизированных активов делает Ethereum одним из наиболее приоритетных направлений в мире криптосетей.

Теги: Bitcoin (BTC) Blockchain Квантовые вычисления Ethereum (ETH) Google Важные

У вас есть важная информация для наших журналистов? Свяжитесь с нами